Оптоэлектронный управляемый элемент сеточного процессора Советский патент 1990 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к оптоэлект- poHHbiM вычислительным устройствам, применяемым для решения дифференциальных уравнений в частных производных (данные элементы применяются в качестве межузловых и узловых элементов сеточного процессора, предназначенного для решения широкого класса задач математической физики).

Цель изобретения - повышение точности работы элемента.

На чертеже изо бражена схема предлагаемого элемента (показан вариант включения оптоэлектронного элемента между узловыми точками сеточного про- цёссора для моделирования анизотропного переноса из узловой точки i моделируемого дискретного пространства в узловую точку i+1, обратный перенос моделируется точно таким же элемен-

том, но включенным в обратном направлении) ,

Элемент содержит шесть оптронов 1-6, дифференциальный интегратор 7, вход 8 элемента вход 9 опорного напряже- - кия,выход 10 элемента и управляющее входы 11-14 элемента.

В качестве оптронов 1-6 применяются обычные оптронные пары с линейной характеристикой изменения тока, протекающего через фоторезистор в зависимости от величины тока, протекающего через источник излучения этого оптро- на При этом допустимо некоторое отклонение характеристик оптронов от заданных значений, за исключением оптронов 2 и 3, которые должны иметь идентичные характеристики, так как правильный выбор и подбор характерисО5

о 00

NJ

О

|

тик этих оптронов определяет степень соответствия величин входного и выходного токов,

Элемент работает следующим образом, р .

При работе элемента в сеточном процессоре, входящем в состав гибридного вычислительного комплекса, для непосредственного согласования с дру гими элементами схемы комплекса фоторезисторы оптронов 1,4,5 и 6 заменяют кодоуправляемыми резисторами, а управляющие сигналы при этом будут записываться в соответствующие регистры памяти этих резисторов.

Расчет параметров «элементов оптрон ных пар 1-6 проводится на основе критериев подобия, полученных путем сравнения исходных дифференциальных уравнений и уравнений, описывающих изменение электрических величин в оп тоэлектронном элементе сеточного процессора.

При моделировании анизотропного пе реноса, описываемого уравнением

Зц)

р- ., tf о,

(1)

ю15

34074

Основные электрические моделирующие параметры оптоэлектронного элемента связаны между собой следукяцим образом:

Ток во входной цепи равен

I. , (4)

, Ток в выходной цепи равен

.)/R. (5)

б 7 BblX 6

Величины сопротивлений фоторезисто- ров оптронов 2 и 3 зависят от этих токов, протекающих через соответствующие источники излучения этих оптронов, следующим образом:

1,К, I.K,

(6)

где К

крутизна характеристики изменения сопротивления оцтрона по токовому входу. Величина потенциала на выходе дифференциального интегратора 7 определяется как интегральная разность по- тенцдалов U. и и. в соответствующих плечах уравновешенной мостовой схемы:

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специализированным сеточным процессорам, применяемым для решения дифференциальных уравнений в частных производных. Целью изобретения является повышение точности решения задач теории переноса. Для этого в оптоэлектронный элемент с однонаправленной передачей сигнала введен дифференциальный интегратор, образующий совместно с шестью оптронами управляющие и стабилизирующие элементы схемы оптоэлектронного элемента. Данный элемент может применяться как узловой и межузловой элемент сеточного процессора, при этом повышается точность решения задач анизотропного переноса. 1 ил.

последнее преобразуют в разностное уравнение и для i-й узловой точки моделируемого пространства имеют:

Тх

(2)

35

Два первых члена уравнения (2) мож но интерпретировать как ток I,., , входящий в узловую точку i из узла , и ток I;, выходящий из узловой точки i, подобным образом можно интер-.л претировать и другие члены уравнения Gcp; иУС|; как токи (плотность потока) соответственно входящего и выходящего из узловой точки i.

Уравнение (2) тогда можно записать следующим образом;

(

Р

(3)

Решение уравнения (3) можно осуществить на сеточном процессоре, узловые точки которого соединены элементами с направленной передачей токовых сигналов, при этом межузловой элемент такого типа имеет на выходе токовый сигнал .IgJ равный по величине токовому сигналу I , на выходе этого элемента.

30

и.

(7)

где RC - постоянная времени интегра- тора.

Предполагая линейную зависимость между выходным напряжением интегратора и выходным током элемента,получают следующую их взаимосвязь:

При анализе последнего соотношения для установившегося режима () получают следующее равенство

50

1,R5 - IgK О,

(9)

из которого следует, что при одинаковых характеристиках оптронов 2 и 3 соотношение величин выходного и входного тока будут определяться соотношением величин сопротивлений оптронов 4 и 5, включенных в плечи мостовой схемы:

I -5f. 4

Таким образом, изменяя величину

сопротивления оптрона 4 или оптройа 5, можно менять масштабное соответствие выходного тока входному. Исследование погрешности задания величины выходного тока при переходных режимах проводится на основе анализа передаточной функции, получаемой из соотношения (8) при выполнении следующих условий;

I,K

и

Rj

i.K;

i,(s)

R (iH-s )

t :K-TT.KU,

on

Задавая масштабное соотношение моделируемых величин m нивая соответствующие моделируемые потоки в исходной системе (3) с токами в элементе сеточного процессора (4) и (5), получают условия подобия для параметров применяемого оптоэлектрон- ного элемента.

30

отличающийся тем, что, с

If :ip7U,, и срав- 25 целью повьштения точности работы элемента, в него введен дифференциальный интегратор, входы которого подключены соответственно к первым выводам фоторезисторов четвертого и пятого оптронов, второй вывод одного из которых подключен к шине нулевого потенциала, выход дифференциального интег- .ратора через источник излучения третьего оптрона подключен к второму выОптоэлектронный управляемьй эле- воду фоторезистора шестого оптрона, мент сеточного процессора, содержащий вторые выводы источников излучения первый, второй, третий, четвертый, пя- четвертого и пятого оптронов являются тый и шестой оптроны и.шину опорного соответственно третьим и четвертым йапряжения, первый вывод фоторезисто- управляющими входами устройства.

Формула изобретения

а леныесо10) первого оптрона является входом

элемента, а второй вывод фоторезистора первого оптрона через источник излучения второго оптрона подключен к шине нулевого потенциала, первые выводы фоторезисторов второго и третьего оптронов объединены и подключены к шине опорного напряжения, а вторые

д выводы фоторезисторов второго и третьего оптронов соединены соответственно с первыми выводами фоторезисторов четвертого и пятого оптронов, вторые выводы которых объединены, первьй вы15 вод фоторезистора шестого оптрона является выходом элемента, первые вы- . воды источников излучения первого, четвертого, пятого и шестого оптронов подключены к шине нулевого по20 тенциала, вторые выводы источников излучения первого и шестого оптронов являются соответственно первым и вторым управляющими входами элемента,

(11)

6х / CZXf jdj-pJ

л -тгОц

//

АГ2